[发明专利]一种地下岩土分层热物性现场热响应测试方法

说明书

技术领域

本发明属于地源热泵空调利用技术领域，具体涉及到一种可测定地下不同深度处岩土热物性参数的一种地下岩土分层热物性现场热响应测试方法。

背景技术

在本发明之前，现有地下岩土热物性现场热响应测试方法通常是在恒热流工况下，将测量测试孔埋管循环液进出口温度、流量及加热功率，通过一定的传热模型对测试数据进行反演得到埋管现场平均岩土热物性值。而实际情形是，由于地下埋管埋设较深，在此深度范围内岩土类型分布通常是不均匀的，且不同深度处土壤含湿量与地下水渗流速度也不一样，导致其热物性沿深度方向变化较大，这对精确确定埋管深度有很大影响。因此，现在的测试方法无法获得不同深度处的岩土热物性分布，也就无法做到提高测试精度、改善地下埋管优化设计方法。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，提出一种地下岩土分层热物性现场热响应测试方法。

本发明的技术方案是：

一种地下岩土分层热物性现场热响应测试方法，其特征在于，所述测试系统包括保温水箱、可调电加热器、水泵、电磁流量计、流量调节阀、光纤温度传感器及数据采集装置，保温水箱内设有可调电加热器，且可调电加热器、电磁流量计及光纤温度传感器通过信号传输线与数据采集装置连接，它的实施步骤如下：

(1)在埋管现场，按照实际设计情况钻测试孔，选取与插入U型管，并用回填材料进行回填；

(2)对地下土壤进行深度方向分层，根据温度测点布置要求将光纤温度传感器插入U型管两支管内，以测量不同深度层土壤原始温度及运行时的流体温度；

(3)连接U型管与地上测试装置循环水管道进出口，并用绝热材料做好外露管道绝热保护工作；

(4)静置至少48小时后，测量不同深度层U型管的两支管即进水支管与出水支管内水温度，以获得各层土壤的初始温度；

(5)开启电加热器和循环水泵，并保持加热器功率恒定，同时以一定时间间隔记录不同时刻的测量数据：不同深度层U型管两支管内水温、循环水流量、加热器加热功率，测试约48小时后停止；

(6)利用下述方法对测试数据进行处理得到各层土壤的导热系数、容积比热及钻孔热阻值，具体为：

根据线热源理论，对每层土壤有：

T_f，k＝m_klnτ+b_k    (1)

m_k＝Q_k/(4πλ_kL_k)    (2)

bk=Qk4πλkLk[ln(4λk(ρc)k)-0.5772]+QkLkRb,k+Tff,k---(3)]]>